《地平线报告》：创新技术推动教育发展国际教育信息化研究系列六

文/张诗潮 吴丽君

目前在教育领域为了适应教育目的，以及衔接现有教育的学习工具，越来越多的学习分析工具被研发出来。例如澳大利亚龙岗大学研发的一个名为“斯纳普”（适应社会网络教学实践）的学习分析工具，是一个为学习管理系统扩大基本信息收集的工具。这些信息往往集中于学生在论坛上互动的频率和时间，以此来分析学生的社会活动。学习分析最引人瞩目的是关注IT人员和教师间的合作，或那些工作在计算机科学和其他领域的人员之间的合作。如果有效使用，学习分析在提高教学、学习以及评价方面拥有巨大的潜力。

学习分析(2010～2012年)

所谓学习分析，就是利用数据挖掘，数据解释与数据建模的优势来改善对教学和学习的理解，以及为个别学生量身定制更有效的教育。

学习分析为教育改革提供了一个方向，若能有效使用，并和当代学习实践的理论相结合，学习分析在提高教学质量、学习效果以及教学评价方面拥有巨大的潜力。

学习分析是一个大范围内数据的解释和分析，以评估学生的学习进展，并预测未来的表现，同时发现学生潜在的问题。这些数据从学生的明确行为搜集而来，例如完成作业和参加考试、网络社会互动、课外活动、论坛讨论以及其他不直接通过学生的教育进展的评估活动等。学习分析的目标是使教师和学校为每个入学学生根据他们不同程度的水平和需求提供不同的学习方式。

学习分析利用数据挖掘、数据解释和数据建模的优势，来改善对教育和学习的理解，为个别学生量身定制更有效的个性化教育。但是它并不是简单地聚焦在学生的表现上，它也可以对课程设置、教学程序和教学机构用作评估工具。另外，它有助于校园里现有评估工作的开展，进行更深入的评估分析，也可被用作以更激励学生的方式改变教学模式。学生自己也可以利用学习分析工具，通过正式与非正式学习活动，创造全面的整合机会。

学习分析对教育的影响

高等教育的学习分析主要集中在识别出有困难的学生，引起学校对这些学生的重视，避免学生在课程或者学习上的失败。但是学习分析的更大功能是让教师可以更精确地找出学生的学习需要并进行适当的教学指导，这不只是针对于个别学生表现的影响，而且是对教育者如何看待教学、学习和评估的影响。

学习分析应用案例

1.印度艾丽达大学正运用多语言合作平台的发展来提高教学，促进学习者的适应力。这个平台通过对学生报告和学习过程技巧的评估，更好的改进学生在他们需要掌握的学科领域的学习方法。（http://go.nmc.org/rhymf）

2.“CoreDogs”是一个课程学习综合能力创新平台。当学生完成平台中的练习，马上就可以收到一个知识掌握程度的形成性评价，教师也可以运用此平台的数据了解学生的学习情况。（http://coredogs.com/）

3.明尼苏达大学运用一项网络电子成绩表和学校课程管理系统的数据相结合分析来帮助成绩差的学生更精确评估自我学习成效。通过数据分析，学校也可提供更有效方式协助学生的考试、论文和研究项目学习。(http://www.oit.umn.edu/prod/groups/oit/@pub/@oit/@web/@evaluationresearch/documents/article/oit_article_367439.pdf)

基于手势的计算(2010～2012)

所谓“基于手势的计算”是指通过手势的互动来操控计算机，对各种应用程序以及对一些设备进行操控。

离开键盘、不用鼠标，通过手势的互动来操控计算机，这种开放、直接的运用方式给人们提供了前所未有的互动体验。基于手势输入的计算技术也正快速不断发展。

现在，基于手势的计算早已从虚拟走向真实的生活体验。通过手势的输入或演示和移动设备的“交流”对我们来说似乎已司空见惯。iPad、 iPhone、 iTouch以及其他触屏式播放器等移动设备除了支持键盘输入的同时对手势也会有反应。通过计算机来识别人的动作和手势的方式正在迅速发展之中，我们正在见证建立在受人类动作控制发展的科技方式的转变。

基于手势的计算对教育的影响

基于手势的计算具有强大的潜在教育价值，作为学生能够以一种新的方式交流观点和信息。使用在教学上，也能探索新的沟通方式来交流思想。而且，它还有潜力改革我们所熟知的学术交流方式。比如麻省理工椭圆实验室宣布了一项对接成果，学生能够通过手势与他们的iPad交互活动。其他研究人员也正在探索将更多移动设备使用手势计算的方法充分利用在教学上。

基于手势的计算正在不断改变着我们与计算机的交流方式。在高等教育领域，所有的对基于手势计算的认识都将实现跨学科合作，以及关于教学思想本质的传授，以促进教学、学习、交流的创新。虽然基于手势计算的一个应用方向是试图重建或改善现有的教学方法，但是它更多是朝着一个更加吸引人的方向革新。

基于手势的计算在教育中的应用案例

1.名为“超现实”的知名欧洲公司创造了一个软件，使用者可以通过手势和身体的移动操控计算机程序、游戏和其他移动应用程序。该软件目前已在电脑和移动设备上投入使用。

2.德国亚琛工业大学的媒介研发团体正在开发一种名为“Mudpad”的局部激活反馈程序，此程序通过固定的接触界面来控制计算机，这种方式使计算机能更敏锐的感觉到微小接触。

3.美国德克萨斯A&M大学研发的一个多口接触，红外线传感器系统，用户只要在红外线感知区域内，可以用手、眉毛、胳膊、头、或其他任何物体，如钢笔来操控计算机。

物联网

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网是指把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道，构成未来互联网。

从本质上看，物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用。

物联网对教育的影响

物联网强调物品的关联，是通过各种信息传感设备将现实世界中各种物件互为联通而形成的网络，其中所有物品都有数字化、网络化标识，方便识别、管理与共享。物联网在建构智能化教学环境、丰富实验教学、辅助教学管理、拓展课外活动方面都起到了越来越重要的作用。

利用物联网建立起泛在的学习环境。通过利用智能标签识别需要学习的对象，同时根据学生的学习行为记录，调整学习内容。这是对传统课堂和虚拟实验的拓展，在空间和交互环节上，通过实地考察和实践，增强学生的体验。例如生物课的实践性教学中需要学生识别校园内的各种植物，可以为每类植物黏贴带有二维码的标签，学生在室外寻找到这些植物后，除了可以知道植物的名字，还可以用手机识别二维码从教学平台上获得相关植物的扩展内容。物联网的引入还可帮助实现实验室教学的数字化、网络化、智能化，实验室的每个物件都可以与虚拟学习环境进行黏合，可及时地捕捉、分析师生的教与学的需求信息，进行积极响应的调整，为师生提供智能化教学环境与教学资源。

物联网还可以用于学校考勤管理、图书馆管理、学校教学仪器设备管理以及学校教育安全管理、拓展课外教学活动等方面。如将RFID用于图书管理，通过RFID标签可方便地找到图书，并且可以在借阅图书的时候方便地获取图书信息而不用把书一本一本拿出来扫描。将物联网技术用于实验设备管理可以方便地跟踪设备的位置和使用状态，方便管理。物联网在创造智能化的教学和校园环境方面可以起到很大的作用。

目前虽然物联网的发展还面临很多的挑战，但是毫无疑问，物联网会带来相当的便利和巨大的市场。从长远来看，物联网应用前景相当广阔。作为新兴战略性产业的代表，物联网的出现将会促进教育信息化的进一步发展，带来更多的创新应用和服务，引起教学模式和管理模式的变革，最终将提升教育信息化水平，有利于教育质量的提高。

物联网应用案例

1.“Amarino”是由麻省理工大学开发的一个工具。它允许用户可以通过智能手机控制室内的灯光、检测物体的受暴露程度或房间内物体潜在的有害环境影响因素。

2.纽约大学的IPT项目组提供给学生一门利用传感器作用给城市居民设计智能社区的课程，在这门课中学生不仅可以学习传感器系统的管理与运作，还可以通过此技术创造出自己的电子原型。

3.为了增强安全，奥塔哥博物馆安装了一台功能强大的“收音机”，通过它来追踪馆内所有物件。

电子书

电子书是指将文字、图片、声音、影像等信息内容数字化的出版物以及植入或下载数字化文字、图片、声音、影像等信息内容的集存储介质和显示终端于一体的手持阅读器。

电子书给我们提供了一种全新的阅读体验，丰富视频内容和多媒体协作要素的可视化界面，无论是大众读物还是学术著作，电子书有潜力去改变我们与各种阅读材料的交互方式。具有附加视听资料、具有交互性、具备社交功能，电子书把读者的阅读体验扩展到更大的空间里，让读者之间相互连接，对文本的探讨更为深入、参与也更为广泛。

目前可供选择的各种各样的电子书内容、适合不同读者个人习惯和偏好的阅读器大量出现，使电子书的发展进入到一个新阶段。现代电子阅读器支持记笔记和研究活动，在新功能下增加一些基本功能：引人入胜的体验和支持社会互动，它改变了我们对于什么是阅读的看法。

电子书是切实可行的，比印刷版书籍更好的阅读工具的选择。除了专用电子阅读器，多功能设备如苹果iPad和三星Galaxy代表了一类新的工具，它把电子书阅读器的实用性和网页浏览、运行各种各样的应用以及不断扩大娱乐品种融合在一起。阅读设备和电子书内容的随时可用性使得将电子书整合进人们日常的便携式计算机变得轻而易举。

电子书的创作标准仍然在发展变化中，现有标准往往集中在文本上，并没有包含对电子书中可能有的互动种类的指导。随着越来越多的媒体要素变成数字形式，出版业也将经历一个大转型，与过去十年发生在音乐产业的变化很相似。新的商业模式和分配方式不断涌现，传统模式不断消亡。尽管在众多可用的新兴的模式中没有明确的胜者，但是电子书的高频度使用，使得出版业看到了未来发展的方向。

电子书在教育中的应用

尽管在体积和重量方面都有明显的优势，但是电子书在学术群体中并不如在普通大众中流行。教育界在电子书普及上有几个障碍：学术类电子书品种不多；用电子阅读器来支持学术工作缺乏必须的功能特点；学术界严格限制的出版模式；数字版权管理的问题等。但是现在，这些问题正在逐渐解决。目前仍然需要解决的是获取内容的渠道不通畅问题，在美国不少实施了2010年Kindle教材计划的学校已经发现了这个问题。现在很多学术类电子书可供用户选择使用，而且今天的阅读器已经发展到可以轻松添加图片、视频以及交互式元素等功能，有些甚至有了加入书签、记录笔记、作注释、查阅字典以及其他一些有用的功能。

已有出版商开始分开销售印刷纸质教材和电子教材，这使消费者可以根据个人喜好进行选择。在世界一些地区，数字版权管理的限制仍然阻碍着电子教科书的发展。电子书教材在某个国家被授权而在另一些国家则未获得授权；或者只能在特定的平台上使用。除非电子教科书能够脱离对阅读器的依赖，否则不能在大学流行的问题将一直存在。然而先进的技术使得这类电子书籍涉及到几乎所有的学科。另外，电子书教材显然有利于学生(价格便宜、便携性好等)，这也使人们看到了开发电子书的机会。

对于那些已经拥有智能手机、iPad或类似移动设备的学生来说，基于订阅的服务将能使学生在他们已经拥有的设备上接收电子课本以及辅导学习材料。有些提供免费会员身份的订阅模式，可降低学生的教材购买成本；还有一些模式则是基于课程来收费。这种正在兴起的商业模式可能会降低学生的支出费用，包括书本的租用费用以及机构低价批量采购等。营利性的私立大学，如凤凰城大学已经开始要求教师使用电子课本；2010年加州州立大学也试行了类似的计划。虽然这会减少学生的选择，但是为大学提供了一个能确保学生有更便宜的购买选择的途径。另一种使用电子教材的方式是使用课程管理系统，Blackboard已经与麦格劳-希尔出版社以及两家书店达成合作协议，让教师能够安排学生在BIackboard系统内购买电子书教材。五家出版商同盟CourseSmart也已经开发出自己的CMS，将教材采用和教材购买整合在一起。

学术期刊也开始以电子版模式发行。欧洲开放获取期刊目录列出了5500条期刊目录，其中近50%的文章可在网上搜索到。虽然学术期刊在移动领域还不常见，但许多消费类期刊的电子版已经通过应用得到了普及。移动期刊的收费模式各不相同，印刷版期刊的订阅用户有时会收到免费的移动版本，但有些期刊则必须为电子版单独支付费用，有时候订阅费用甚至比纸质期刊要高。

忽略电子书的定价和数字版权管理问题，电子书有可能真正的改变教育实践。目前大多数电子书教材和电子期刊都基本上是印刷版的简单复制，不过是能在计算机或者移动设备上阅读罢了。某些高级的电子书表现出激动人心的可能性——自我导航的互动性，方便的内容查询，具有合作完成项目的功能，开展多模块、大范围的活动，以及其他深度参与的学习方式。移动应用方便地实现了电子书阅读过程中的社交互动，可在教材文本的任一部分实现小组学习和师生互动。电子书教材中含有大量参考材料的链接，使得教材内容变得广泛和丰富。